Спираль в сердце звезды экспресс
Фигурист на льду прижимает руки к телу — и его вращение резко ускоряется. Когда массивная звезда исчерпывает топливо и её ядро схлопывается, происходит нечто похожее, только в космических масштабах. Ядро сжимается в шар размером с город, и если оно быстро вращается, внутри может возникнуть особая нестабильность. Вещество в новорождённой нейтронной звезде начинает двигаться по спирали — как вода, закручивающаяся в воронку.
Эта спираль не просто красива. Она работает как гигантский миксер, который периодически встряхивает пространство-время, порождая гравитационные волны (рябь в ткани Вселенной). Одновременно она меняет поток нейтрино (частиц-призраков, почти не взаимодействующих с веществом), особенно сильно вблизи экватора звезды. Учёные провели пять симуляций коллапса звезды массой в 35 Солнц, каждый раз задавая разное поведение сверхплотного вещества. Нестабильность возникала во всех случаях, но её характер менялся: время запуска, продолжительность жизни и частота гравитационных волн зависели от того, насколько жёсткое и компактное ядро.
Поймав такой сигнал на Земле, астрономы смогут заглянуть внутрь нейтронной звезды и понять, из чего она состоит. Раньше для этого приходилось полагаться только на нейтрино, а теперь появляется второй, независимый источник информации. Как если бы врач слушал не только дыхание пациента, но и его пульс — вместе они дают более полную картину. И тогда танец фигуриста, с которого всё началось, оборачивается точным инструментом: ритм космического вращения рассказывает о скрытой глубине материи.
Нестабильность, о которой идёт речь, называется низкой $T/|W|$ неустойчивостью. Она возникает, когда энергия вращения звезды становится меньше определённой доли от её гравитационной энергии, и может превратить нейтронную звезду в источник периодических гравитационных волн, похожих на звук камертона.
В романе «Контакт» Карла Сагана сигнал из космоса оказывается не просто посланием, а чертежом машины. Здесь сама частота гравитационных волн — это «чертёж» внутренностей нейтронной звезды.